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某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示,一个劲度系数k=1300N/...

某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示,一个劲度系数k=1300N/m,自然长度L=0.5m弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上,弹簧是不导电的材料制成的.迎风板面积S=0.5m2,工作时总是正对着风吹来的方向.电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连.迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好.定值电阻R=1.0Ω,电源的电动势E=12V,内阻r=0.5Ω.闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=3.0V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=2.0V.(电压表可看作理想表)求:
(1)金属杆单位长度的电阻;
(2)此时作用在迎风板上的风力;
(3)假设风(运动的空气)与迎风板作用后的速度变为零,空气的密度为1.3kg/m3,求风速多大.

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(1)定值电阻R与金属杆串联,当无风时,根据电压表示数,应用闭合欧姆定律求出电流,再根据公式R=求出金属杆接入电路的电阻. (2)根据有风时电压表示数可用第1题的方法求出金属杆接入电路的电阻,由电阻再求出此时弹簧的长度,根据胡克定律F=Kx,求出风力. (3)取极短时间内吹到迎风板上的空气为研究对象,应用动量定理和牛顿第三定律求出风速. 【解析】 (1)当无风时,定值电阻R与金属杆串联,由欧姆定律得,         电路中电流I==6A 此时金属杆接入电路中的电阻R金==0.5Ω        故金属杆单位长度的电阻为=1Ω/m     (2)当有风时,由欧姆定律得,         电路中电流I′==  此时金属杆接入电路中的电阻R金==0.3Ω        此时金属杆的长度为L=0.3m   根据胡克定律得       故作用在迎风板上的风力F=K(L-L)=1300(0.5-0.3)N=260N     (3)以在极短时间△t内吹到迎风板上的空气为研究对象,取风的方向为正方向      根据动量定理得 -F′△t=0-mV         又m=ρSV△t,F′=F     则F△t=ρSV△t•V       得到V==20m/s 答:(1)金属杆单位长度的电阻为1Ω/m; (2)此时作用在迎风板上的风力为260N; (3)假设风(运动的空气)与迎风板作用后的速度变为零,空气的密度为1.3kg/m3,风速为20m/s.
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考点分析:
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求:(1)飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间.
(2)飞机下降离地4500米时飞机发动机的推力(整个运动空间重力加速度不变).
(3)经过几次飞行后,驾驶员想在保持其它不变,在失重训练时间不变的情况下,降低飞机拉起的高度(在B点前把飞机拉起)以节约燃油,若不考虑飞机的长度,计算出一次最多能节约的能量.

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A.电流表G(滿偏电流10mA,内阻10Ω)
B.电流表A(0~0.6A~3A,内阻未知)
C.滑动变阻器R(0~100Ω,1A)
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2)丙图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω.
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(1)作了哪些理想化的假设?______
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①用以上字母表示油酸分子的大小d=______
②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X=______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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